KR101488022B1 - 홀딩밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴삭기 등과 같은 유압장비에 적용되는 홀딩밸브를 개시한다. 상기 홀딩밸브는, 파일럿 인렛 및 아웃렛 포트(11a,11b)와, 제1 및 제2 작동유포트(11c,11d)와, 주수압부(11f)와, 상기 주수압부(11f)의 하부에 연통되게 구비되는 하부 수압부(11g)를 구비하는 밸브하우징(11)과; 상기 밸브하우징(11) 내부에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 스풀(13)을 포함하는 홀딩밸브에 있어서, 상기 스풀(13)의 상부직경보다 큰 수압부(14a)를 갖고 상단부가 상기 파일럿 인렛포트(11a)와 연결되며, 하단부에 상기 스풀(13)의 상단이 수용되는 안내블록(14); 상기 수압부(14a)의 직경에 대응되는 크기로 형성되며 상단이 상기 파일럿 인렛포트(11a)에 노출됨과 아울러 하단은 상기 스풀(13)의 상단부에 배치되고, 상기 수압부(14a) 내부에 슬라이딩 가능하게 구비되는 플런저(15); 및 상기 스풀(13)의 상부와 연결되도록 상기 플런저(15)의 하단에 연장형성되고, 상기 플런저(15)보다 작은 직경을 갖는 보스(15a);를 구비하며, 상기 보스(15a)는 상기 플런저(15)의 이동시 상기 플런저의 하부에 정류되는 파일럿 오일을 상기 보스(15a)의 하단으로 유도하는 유로(15aa)를 구비하고, 상기 스풀(13)은 상기 보스(15a)의 유로(15aa)와 연통하도록 중앙축선을 따라 유로(13a)가 형성되고, 상기 스풀(13)의 유로(13a)는 상기 파일럿 아웃렛포트(11b)와 연통되는 것을 특징으로 한다.

Description

홀딩밸브{Holding valve}

본 발명은 굴삭기 등과 같은 유압장비에 적용되는 홀딩밸브에 관한 것으로, 특히 홀딩밸브에 있어서, 파일럿 수압부의 면적과 이에 대응하는 스풀의 면적을 다르게 하고 잔류오일을 외부로 원활히 배출시킬 수 있게 하여, 홀딩밸브의 릴리프시 그 홀딩밸브와 연결된 컨트롤밸브의 해당 스풀의 응답성을 높이고, 나아가 유압장비 전체의 응답성을 개선시킬 수 있게 하는 홀딩밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 유압장비들 중의 하나인 굴삭기는 붐, 암, 버킷 등과 같은 작업장치를 구비하며, 이들 작업장치는 각각의 유압실린더를 갖추고 있다. 이들 작업장치는 유압펌프로부터 토출되는 압유를 해당 유압실린더로 공급하거나 차단하여 작업을 수행한다.

위와 같은 작업장치들은 자체하중 및 굴삭물의 하중에 의해 유압실린더의 내부, 컨트롤밸브와 유압실린더를 연결하는 유압호스의 내부의 오일이 컨트롤밸브의 스풀과 밸브하우징 사이의 틈새를 통해 누출됨에 의해서 중립시에도 자연 하강되는 현상이 발생한다.

따라서, 그러한 작업장치들의 중립시 자연하강 현상을 방지하기 위해 홀딩밸 브가 적용된다. 상기 홀딩밸브는 유압실린더와 컨트롤밸브를 연결하는 유압라인 상에 설치되어 장비중립시 유압실린더로부터 컨트롤밸브 측으로 압유가 누출되는 것을 원천적으로 차단한다.

도 1은 종래 기술에 따른 홀딩밸브의 개략 단면도이다. 도 1을 참조하여 종래 기술에 따른 홀딩밸브의 구성 및 작동을 설명하면 다음과 같다.

종래 기술에 따른 홀딩밸브(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 파일럿 인렛 및 아웃렛 포트(2a,2b)와, 제1 및 제2 작동유포트(2c,2d)와, 상기 포트들을 유로(2e)를 통해 연결하는 주수압부(2f)를 구비하는 밸브하우징(2)과, 상기 밸브하우징(2)의 주수압부(2f) 안에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 스풀(3)을 포함하는 형태로 이루어져 있다. 한편, 상기 스풀(3)은 공지된 바와 같이, 길이를 따라 대경부(3a)와 소경부(3b)로 이루어져 있으며, 상기 스풀(3)의 대경부(3a)와 상기 주수압부(2f)의 사이는 서로 밀착되고 상기 스풀(3)의 소경부(3b)와 상기 주수압부(2f)의 사이는 서로 틈새를 갖는다(도 1 참조).

또한, 상기 홀딩밸브(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 파일럿 인렛포트(2a)와 연통하도록 상기 주수압부(2f)의 상부에 구비되고 상기 주수압부(2f)보다 크게 형성된 상부 수압부(2g)와, 상기 파일럿 아웃렛포트(2b)와 연통하도록 상기 주수압부(2f)의 하부에 구비되고 상기 주수압부(2f)보다 크게 형성된 하부 수압부(2h)를 더 구비하고 있다.

상기 하부 수압부(2h)는 상기 스풀(3)의 하단으로부터 일정높이의 외주면에 고정된 상부링(4)과, 중앙부분이 상기 스풀(3)의 하단과 접하는 하부링(5)과, 상기 상부링(4)과 상기 하부링(5)의 사이에 끼워져 상기 스풀(3)과 상기 상부링(4)을 원래위치로 복귀시키는 코일스프링(6)을 더 구비하고 있다.

상기 파일럿 인렛포트(2a)는 조작레버(미도시)의 조작에 의해 파일럿 오일을 상기 홀딩밸브(1)의 주수압부(2f)로 안내하고, 상기 파일럿 아웃렛포트(2b)는 상기 주수압부(2f)와 상기 하부 수압부(2h)의 잔류 오일을 오일탱크(미도시)로 안내한다. 상기 제1 작동유포트(2c)는 유압실린더(미도시)로부터 상기 홀딩밸브(1)의 주수압부(2f) 또는 그 반대로 작동유를 안내하고, 상기 제2 작동유포트(2d)는 상기 홀딩밸브(1)의 주수압부(2f)로부터 컨트롤밸브(8)로 또는 그 반대로 작동유를 안내한다.

그에 따라, 작업장치를 상승시키는 중에 조작레버를 중립위치로 복귀시키면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 파일럿 인렛포트(2a)를 통해 유입되는 파일럿 오일이 스풀(3)의 상단부를 하방으로 밀어 상기 스풀(3)을 하강위치로 이동시킨다.

그러면, 작업장치의 유압실린더(예컨대, 붐실린더, 암실린더 등)로부터 상기 제1 작동유포트(2c)로 유입되는 작동유는 상기 스풀(3)에 의해 막히게 되어 유압실린더에 의해 제어되는 작업장치의 자유하강이 차단된다. 이때, 상기 밸브하우징(2)의 주수압부(2f)와 상기 스풀(3)의 소경부(3b) 사이의 잔류오일은 도 1에 도시된 바와 같이, 측부의 우회유로(7)를 통해 상기 파일럿 아웃렛포트(2b)로 배출된다.

위와 같이 홀딩밸브(1)에 의해 작업장치가 홀딩된 상태에서 조작레버를 작업위치로 전환시키면, 상기 하부 수압부(2h) 내의 코일스프링(6)의 탄성력에 의해 스풀(3)이 원래위치로 복귀되어 상기 제1 작동유포트(2c)와 상기 제2 작동유포트(2d) 가 연통되게 됨으로써, 상기 홀딩밸브(1)의 홀딩상태가 릴리프(또는 해제)된다.

그러나, 종래 기술에 따른 홀딩밸브(1)는 파일럿 인렛포트(2a)로부터 주수압부(2f)로 가해지는 파일럿 오일의 수압면적과 스풀(3)의 상단부의 면적이 동일한 구조로 이루어져 있다. 그 때문에, 상기 홀딩밸브(1)의 홀딩상태를 해제시킬 시, 상기 스풀(3)의 응답성 지연의 발생으로 유압장비 전체의 응답성을 지연시킴으로써 운전자로 하여금 답답함을 느끼게 하는 문제가 있다.

이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 홀딩밸브를 홀딩상태에서 릴리프상태로 전환시킬 시 스풀의 신속한 응답성을 확보할 수 있게 하여 유압장비 전체의 응답성을 향상시킬 수 있게 하는 홀딩밸브를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 파일럿 인렛 및 아웃렛 포트와, 제1 및 제2 작동유포트와, 상기 포트들을 유로를 통해 연결하는 주수압부와, 상기 주수압부의 하부에 연통되게 구비되는 하부 수압부를 구비하는 밸브하우징과; 상기 밸브하우징 내부에 슬라이딩 가능하게 끼워지고 상기 하부 수압부 안에 구비되는 코일스프링에 의해 탄지되는 스풀을 포함하는 홀딩밸브에 있어서,

상기 스풀의 상부직경보다 큰 수압부를 갖고 상단부가 상기 파일럿 인렛포트와 연결되며, 하단부에 상기 스풀의 상단이 수용되는 안내블록; 상기 수압부의 직경에 대응되는 크기로 형성되며 상단이 상기 파일럿 인렛포트에 노출됨과 아울러 하단은 상기 스풀의 상단부에 배치되고 상기 수압부 내부에 슬라이딩 가능하게 구비되는 플런저; 및 상기 스풀의 상부와 연결되도록 상기 플런저의 하단에 연장형성되고, 상기 플런저보다 작은 직경을 갖는 보스;를 구비하며, 상기 보스는 상기 플런저의 이동시 상기 플런저의 하부에 정류되는 파일럿 오일을 상기 보스의 하단으로 유도하는 유로를 구비하고, 상기 스풀은 상기 보스의 유로와 연통하도록 중앙축선을 따라 유로가 형성되고, 상기 스풀의 유로는 상기 파일럿 아웃렛포트와 연통되는 것을 특징으로 하는 홀딩밸브를 제공한다.

또한, 본 발명은 위의 본 발명의 일실시예에 대하여 다음의 구체적인 실시예들을 더 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 안내블록은 상기 밸브하우징에 일체로 제공되거나 착탈 가능한 형태의 독립부재로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 보스의 유로는 상기 보스의 양측면과 상기 보스의 단면이 외부로 개방된 그루브(groove) 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 플런저의 하부에 정류하는 파일럿 오일은, 상기 파일럿 인렛포트로 유입된 후 상기 플런저와 상기 수압부 사이의 유격을 통해 유입된 오일이며, 상기 파일럿 인렛포트를 통해 새로운 파일럿 오일이 인가시 하강하는 상기 플런저에 의해 생성된 압력에 의해 상기 유로들을 경유하여 상기 아웃렛 포트로 안내되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 파일럿 수압부의 면적과 이에 대응하는 스풀의 면적을 다르게 하고 잔류오일을 외부로 원활히 배출시킬 수 있게 하여, 홀딩밸브를 홀딩상태에서 릴리프상태로 전환시킬 시 스풀의 신속한 응답성을 확보할 수 있게 함으로써 유압장비 전체의 응답성을 향상시킬 수 있게 한다.

이하, 본 발명에 따른 홀딩밸브의 실시예를 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 홀딩밸브의 개략 단면도이고, 도 3은 본 발명의 홀딩밸브에 적용되는 플런저의 개략 사시도이다.

본 발명에 따른 홀딩밸브(10)는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 파일럿 인렛 및 아웃렛 포트(11a,11b)와, 제1 및 제2 작동유포트(11c,11c)와, 상기 포트들을 유로(11e)를 통해 연결하는 주수압부(11f)와, 상기 주수압부(11f)의 하부에 연통되게 구비되는 하부 수압부(11g)를 구비하는 밸브하우징(11)과; 상기 밸브하우징(11)의 주수압부(11f) 안에 슬라이딩 가능하게 끼워지고 상기 하부 수압부(11g) 안에 구비되는 코일스프링(12)에 의해 탄지되는 스풀(13)을 포함한다.

여기서, 상기 파일럿 인렛포트(11a)는 상기 스풀(13)의 상부직경보다 큰 수압부(14a)를 갖고 상단부와 하단부가 외부와 연통하는 안내블록(14)과, 상기 안내블록(14)의 수압부(14a) 안에서 슬라이딩 가능하게 구비되고 외부와 연통하는 유로(15aa)가 형성된 보스(15a)를 갖는 플런저(15)를 더 포함한다. 또한, 상기 스풀(13)은 상기 보스(15a)의 유로(15aa)와 연통하도록 중앙축선을 따라 유로(13a)가 형성되고 상기 스풀(13)의 유로(13a)는 상기 파일럿 아웃렛포트(11b)와 연통하는 형태로 구성된다.

한편, 상기 스풀(13)은 공지된 바와 같이, 길이를 따라 대경부(13b)와 소경부(13c)로 이루어져 있으며, 상기 스풀(13)의 대경부(13b)와 상기 주수압부(11f)의 사이는 서로 밀착되고 상기 스풀(13)의 소경부(13c)와 상기 주수압부(11f)의 사이는 서로 틈새를 갖는다. 또한, 상기 밸브하우징(11)의 주수압부(11f)와 상기 스풀(13)의 소경부(13c) 사이의 틈새는 공지된 바와 같이 측부의 우회유로(16)를 통해 상기 파일럿 아웃렛포트(11b)와 연통되어 있다(도 2 참조).

또한, 본 발명에 따른 홀딩밸브는 전술한 바와 같은 기본구성에 다음의 구체적인 실시예들로 더 한정될 수 있다.

상기 안내블록(14)은 상기 밸브하우징(11)에 일체로 제공되거나 착탈 가능한 형태의 독립부재로 이루어질 수 있다. 본 발명의 도 2 내지 도 5는 상기 안내블록(14)이 상단과 하단이 외부로 개방된 플러그 형태의 독립부재로 이루어진 경우를 보여준다.

상기 보스(15a)의 유로(15aa)는 상기 안내블록(14) 내의 잔류 오일을 상기 스풀(13)의 유로(13a)를 통해 상기 파일럿 아웃렛포트(11b)로 신속히 배출시킬 수 있도록, 상기 보스(15a)의 양측면과 상기 보스(15a)의 단면이 외부로 개방된 그루브 형태로 이루어지는 것이 바람직하다(도 3 참조).

상기 플런저(15)의 하부에 정류하는 파일럿 오일은, 상기 파일럿 인렛포트(11a)로 유입된 후 상기 플런저(15)와 상기 수압부(14a) 사이의 유격을 통해 유입된 오일이다. 상기 플런저(15)의 하부에 정류하는 파일럿 오일은, 상기 파일럿 인렛포트(11a)를 통해 새로운 파일럿 오일이 인가시 하강하는 상기 플런저(15)에 의해 생성된 압력에 의해 상기 유로(15aa,13a)들을 경유하여 상기 아웃렛 포트(11b)로 안내된다.

위와 같이 구성된 본 발명에 따른 홀딩밸브의 작동을 도 4와 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 홀딩밸브(10)의 미작동상태를 설명한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 스풀(13)이 미작동상태인 상승위치에 있으면, 작업장치의 유압실린더(미도시)(예컨대, 붐실린더, 암실린더 등)와 연통하는 제1 작동유포트(11c)와 컨트롤밸브(미도시)와 연통하는 제2 작동유포트(11d)가 상기 홀딩밸브(10)의 주수압부(11f)와 소경부(13c) 사이의 틈새를 통해 상호 연통된 상태로 유지된다. 이때, 상기 스풀(13)은 밸브하우징(11) 내의 하부 수압부(11g) 내에 구비된 코일스프링(12)에 의해 상승위치를 유지한다. 그에 따라, 상기 유압실린더(예컨대, 붐실린더, 암실린더 등)의 리턴오일이 상기 홀딩밸브(10)를 통해 컨트롤밸브의 첵크밸브(미도시)의 후방으로 유입되게 된다. 그 결과, 상기 첵크밸브는 해당 유압실린더의 헤드측과 컨트롤밸브의 해당 수풀(미도시) 간의 유로를 차단하여 해당 유압실린더에 의해 제어되는 작업장치가 중립상태로 유지될 수 있게 된다.

한편, 홀딩밸브(10)의 작동상태를 설명한다. 작업자가 조작레버를 중립위치로 복귀시켜 홀딩밸브(10)를 작동시키면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 파일럿 인렛포트(11a)를 통해 안내블록(14)으로 유입되는 파일럿 오일이 상기 안내블 록(14) 내의 플런저(15)를 통해 스풀(13)을 하강위치로 이동시킨다. 이 경우, 상기 밸브하우징(11)의 하부 수압부(11g) 내의 코일스프링(12)은 압축된다. 그러면, 상기 제1 작동유포트(11c)로부터 제2 작동유포트(11d)로 가는 유로가 상기 홀딩밸브(10)의 스풀(13)에 의해 차단되어 컨트롤밸브의 첵크밸브(미도시)의 포핏의 선단부에 가해지는 리턴오일의 압력에 의해 체크밸브의 포핏이 후진되어 유압실린더에 의해 제어되는 작업장치가 자유하강될 수 있게 된다.

이때, 상기 플런저(15)의 하부와 상기 안내블록(14)의 수압부(14a) 사이의 공간 내에 있는 잔류오일은 상기 플런저(15)의 보스(15a)의 유로(15aa)를 통해 상기 스풀(13)의 유로(13a)를 따라 파일럿 아웃렛포트(11b)로 배출된다. 또한, 상기 밸브하우징(11)의 주수압부(11f)와 상기 스풀(13)의 소경부(13c) 사이의 잔류오일은 도 5에 도시된 바와 같이, 측부의 우회유로(16)를 통해 상기 파일럿 아웃렛포트(11b)로 배출된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서의 단순 치환, 변형 및 변경은 당 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 홀딩밸브의 개략 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 홀딩밸브의 개략 단면도.

도 3은 본 발명의 홀딩밸브에 적용되는 플런저의 개략 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 홀딩밸브의 미작동상태를 보여주는 개략 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 홀딩밸브의 작동상태를 보여주는 개략 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 홀딩밸브 11a: 파일럿 인렛포트

11b: 파일럿 아웃렛포트 11c: 제1 작동유포트

11d: 제2 작동유포트 11e, 13a, 15aa: 유로

11f: 주수압부 11g: 하부 수압부

11: 밸브하우징 12: 코일스프링

13: 스풀 13b: 대경부

13c: 소경부 14a: 수압부

14: 안내블록 15a: 보스

15: 플런저

Claims (4)

1. 파일럿 인렛 및 아웃렛 포트(11a,11b)와, 제1 및 제2 작동유포트(11c,11d)와, 상기 포트들을 유로(11e)를 통해 연결하는 주수압부(11f)와, 상기 주수압부(11f)의 하부에 연통되게 구비되는 하부 수압부(11g)를 구비하는 밸브하우징(11)과; 상기 밸브하우징(11) 내부에 슬라이딩 가능하게 끼워지고 상기 하부 수압부(11g) 안에 구비되는 코일스프링(12)에 의해 탄지되는 스풀(13)을 포함하는 홀딩밸브에 있어서,

   상기 스풀(13)의 상부직경보다 큰 수압부(14a)를 갖고 상단부가 상기 파일럿 인렛포트(11a)와 연결되며, 하단부에 상기 스풀(13)의 상단이 수용되는 안내블록(14);

   상기 수압부(14a)의 직경에 대응되는 크기로 형성되며 상단이 상기 파일럿 인렛포트(11a)에 노출됨과 아울러 하단은 상기 스풀(13)의 상단부에 배치되고, 상기 수압부(14a) 내부에 슬라이딩 가능하게 구비되는 플런저(15); 및

   상기 스풀(13)의 상부와 연결되도록 상기 플런저(15)의 하단에 연장형성되고, 상기 플런저(15)보다 작은 직경을 갖는 보스(15a);를 구비하며,

   상기 보스(15a)는 상기 플런저(15)의 이동시 상기 플런저의 하부에 정류되는 파일럿 오일을 상기 보스(15a)의 하단으로 유도하는 유로(15aa)를 구비하고,

   상기 스풀(13)은 상기 보스(15a)의 유로(15aa)와 연통하도록 중앙축선을 따라 유로(13a)가 형성되고, 상기 스풀(13)의 유로(13a)는 상기 파일럿 아웃렛포트(11b)와 연통되는 것을 특징으로 하는 홀딩밸브.
2. 제1항에 있어서,

   상기 안내블록(14)은 상기 밸브하우징(11)에 일체로 제공되거나 착탈 가능한 형태의 독립부재로 이루어진 것인 홀딩밸브.
3. 제1항에 있어서,

   상기 보스(15a)의 유로(15aa)는 상기 보스(15a)의 양측면과 상기 보스(15a)의 단면이 외부로 개방된 그루브 형태로 이루어진 것인 홀딩밸브.
4. 제1항에 있어서,

   상기 플런저(15)의 하부에 정류하는 파일럿 오일은, 상기 파일럿 인렛포트(11a)로 유입된 후 상기 플런저(15)와 상기 수압부(14a) 사이의 유격을 통해 유입된 오일이며,

   상기 파일럿 인렛포트(11a)를 통해 새로운 파일럿 오일이 인가시 하강하는 상기 플런저(15)에 의해 생성된 압력에 의해 상기 유로(15aa,13a)들을 경유하여 상기 아웃렛 포트(11b)로 안내되는 것을 특징으로 하는 홀딩밸브.

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